JPH01246336A - 低時効性亜鉛基合金 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、主としてプラスチックの成形に用いられる金
型として好適に使用される低時効性亜鉛基合金に関する
。

（従来の技術） 近年、ＯＡ機器等の各種機器のハウジング、部品等がプ
ラス千ツク化されるとともに、機器の性能を向上させる
べくモデルチェンジが頻繁に行われている。

それに伴って、プラスチック製品の成形サイクルの短縮
が計られ、多品種少量生産が実施されている。

このことから、プラスチックの成形用金型には、従来の
材料に代わって、鋳造、加工が容易な新しい材料が求め
られている。

従来、プラスチックの成形用金型、特に射出成形用金型
には、鋳鉄、鋳鋼等の金属が用いられてきたが、これら
の金属は、機械的強度は優れるものの、鋳造・加工が困
難であり、鋳造温度が高いため、鋳造に大規模な設備を
必要とする。

又、鋳造は砂型でなされるため、鋳造品の表面が粗くな
り、そのために、表面研磨に多大の工数を必要とする。

しかも、精密な金型を製作するためには、切削、放電加
工等の機械加工に多大の時間を必要とする。

従って、鋳鉄、鋳鋼に代わって、銅合金が使用されてい
るが、銅合金は鋳造温度が高いため、鋳造には酸化防止
等の設備や処理を要し、又、その鋳造温度が１０００℃
を越えるため、鋳型には石膏が使用できず、セラミック
モールド用いられる。

セラミックモールドは高価であるうえに、鋳型の製作が
困難である。

しかも銅合金は、鋳鉄や鋳鋼と同様に長時間の放電加工
を必要とするので、多品種少量生産用金型の要求に合わ
なくなってきている。

このような欠点を解決するために、鋳造温度が低く、鋳
造、加工が容易なプラスチック成形用金型材料として、
亜鉛合金が提案されている。

この亜鉛合金は、グイキャスト用亜鉛合金（ＺＤＣ−２
）をベースとしており、亜鉛のほかにアルミニウム、銅
、マグネシウム等を含有している。

例えば、特公昭５１−７９６３３号公報には、重量百分
率で、アルミニウム８〜゛１１％、ｗ４８〜１１％、マ
グネシウム０．０３〜０．０６％、ニッケル８〜１１％
を含有し、残部が亜鉛と不可避的不純物からなる高強度
耐摩耗性亜鉛基合金が開示されている。

しかしながら、上記亜鉛基合金は機械的強度が不十分で
あるうえに、プラスチックの成形用金型とした場合、表
面にクランクや割れの発生するおそれがある。

又、この金型を用いてプラスチックの成形作業を重ねる
につれて、金型の精度が低下し、プラスチック製品にい
わゆるばりが発生する恐れがあり、そのために試作用金
型程度にしか用いることができなかった。

そこで亜鉛基合金の強度を高めるために、アルミニウム
又は銅の含有量を増加することが考えられる。しかしな
がら、これらの元素の含有量が増えると、時効による寸
法変化が大きくなり、精密な金型や形状の複雑な金型に
は向かないのが実状である。

特に、銅の関与した寸法変化は、場合によって、約１％
にも達し、機械的強度に悪影響を及ぼすばかりでなく、
相変態温度が高くなり、溶体化処理等の方法が取りにく
い等の欠点があった。

（発明が解決しようとする課題） 本発明は上記従来の問題点を解決するものであり、その
目的とするところは機械的強度に優れ、且つ時効による
寸法変化が小さく、鋳造、加工が容易で短時間に製作可
能な低時効性亜鉛基合金を提供することにある。

（課題を解決するための手段） 本発明の低時効性亜鉛基合金は、上記従来の技。

術の問題点を解決するためになされたものであり、重量
百分率で、アルミニウム８〜１８％、銅５〜１４％、チ
タニウム０．０５〜３％、マグネシウム０．０１〜０．
２５％、ランタニド系列の元素の少なくとも一種を０．
０５〜１％、銀０．１〜３％を含有し、残部が亜鉛と不
可避的不純物よりなることにより、上記目的が達成され
る。

本発明はアルミニウム、銅を含有する従来の亜鉛基合金
のアルミニウム及び銅の添加量を厳しく制御するととも
に、銀、チタニウム並びにランタニド系列の元素を添加
することにより、機械的強度及び機械加工性を向上させ
るほか、銅の析出による体積膨張を抑え、時効の影響（
寸法変化、強度低下）を最小限に抑えることを可能とし
た。

本発明において、アルミニウム及び銅は、その添加効果
を十分に発揮させるため、それぞれ、８〜１８重量％、
５〜１４重量％添加される。

過小の場合は十分な機械的強度や硬度が得られず、過多
の場合は硬度は増すものの、脆性が発現して、時効の影
響を低減することができなくなる。

チタニウムは、銅と安定な化合物を生成して結晶粒界に
析出し、亜鉛基合金の結晶粒径を微細化し、銅の析出に
よる体積膨張を抑制することにより、時効の影響（寸法
変化、強度低下）を最小限に抑える効果があり、その添
加量は０．０５〜３重景％である。

過小の場合は効果がなく、過多の場合は硬度は増大する
ものの、脆性が増し、強度のばらつきが非常に大きくな
る。

マグネシウムの添加は、亜鉛基合金の粒間腐食抑制に効
果があり、過多の場合は脆性が発現し、強度が低下する
ので、その添加量は０．０１〜０．２５重量％に制限さ
れる。

ランクニド系列の元素は、アルミニウム及び銅と安定な
化合物を作り、結晶粒界に析出するため、銅の添加量を
１４重量％まで増やしても、時効による寸法変化が殆ど
なく、又ランタニド系列の元素を添加したことによる強
度低下が殆どみられない亜鉛基合金を提供することがで
き、その添加量は０．０５〜１重量％である。

過小の場合は効果がなく、過多の場合はハードスポット
を形成して、本合金の脆性を増す。

ランタニド系列の元素としては、セリウム、ランタンを
主成分とするランタニド系列元素のン昆合物であるミソ
シュメタルを使用するのが、最も安価であり、実用的で
ある。

銀は、亜鉛基合金の機械的強度及び表面硬度を向上させ
るほか、合金製造の際に、銅に添加されると、該合金の
融点を大きく低下させるため、比較的低温で合金を製造
することを可能にすると共に、他の添加物の酸化を抑制
することができ、その添加量はＯ，１〜３重量％である
。

過小の場合は効果がなく、過多の場合は著しい効果が認
められず、経済的見地から、３重量％以下に制限される
。

尚、ここで不可避的不純物とは、通常グイキャスト用亜
鉛基合金として使用される最純亜鉛地金を原料としても
、なお精錬の過程で混入を避けがたい元素、並びに鋳造
等の過程で、外部から混入の可能性のあるすべての元素
を指し、具体的にはＪＩＳ−Ｈ５３０１一種で規定され
るように、重量百分率でＰ　ｂ　Ｏ，ＯＯ７以下、Ｆ　
ｅ　０．１０以下、Ｃｄ０．００５以下、Ｓ　ｎ　０．
００５以下を指す。

（実施例） 以下に本発明の実施例について述べる。

実施例１〜９、比較例１〜７ 表１に示した所定量のアルミニウム、銅、チタニウム、
マグネシウム、ランタニド系列元素のミソシュメタル（
Ｍ　ｍと記す）、銀および亜鉛を十分に溶解して、均一
な組成の合金となした後、この合金からＪＩＳ−Ｈ５３
０１参考図Ａに示される引張試験片（１）及び参考図Ｂ
に示される硬さ試験片（２）を作成した。

この試験片（１）の引張強度（ｋｇ　／　ｍｕｔ’　）
をＪＩＳ−Ｚ２ｊ４１に従って測定し、試験片（２）の
ブリネル硬度（ＨＢ）をＪＩＳ−Ｚ２２４３に従って測
定した。

更に、硬さ試験片（２）を９５℃で７２０時間時効処理
し、時効処理後の伸び（％）を測定した。

以上の引張強度、ブリネル硬度及び伸びの測定結果を表
２に示した。

（以下余白） 表１ 表　　２ （発明の効果） 本発明の低時効性亜鉛基合金は、上述のように、チタニ
ウム及びランタニドを添加することにより、亜鉛基合金
の鋳造性、機械加工性を損なうことなく、亜鉛基合金の
欠点である時効による寸法変化を抑制し、さらに銀を添
加することにより機械的強度、硬度を大幅に向上するこ
とができる。

従って、本合金をプラスチックの成形用金型として使用
した場合、表面にクランクの発生するおそれがなく、金
型の精度が低下しないので、プラスチック成形用金型の
材料として非常に有用である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、重量百分率で、アルミニウム８〜１８％、銅５〜１
   ４％、チタニウム０．０５〜３％、マグネシウム０．０
   １〜０．２５％、ランタニド系列の元素の少なくとも一
   種を０．０５〜１％及び銀０．１〜３％を含有し、残部
   が亜鉛と不可避的不純物よりなることを特徴とする低時
   効性亜鉛基合金。